模具压铸论文.doc

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1、压铸成型工艺与模具设计课程论文学生姓名：张胜军学号：20114024330所在学院：工程学院专业：机械设计制造及其自动化中国·大庆2014年06镁合金压铸模具发展现状张胜军（工程学院设计11—3班）摘要：本文针对镁合金压铸模具发展现状，阐述了作者的观点。通过对压铸镁合金其高温、延展以及耐腐蚀的研究，分析其使用性能。设计压铸模具并改造压铸方式以及利用新型计算机模拟设计提高生产效率。关键词：压铸研究；压铸方式；压铸设计；应用前景。引言镁合金材料1808年面世，1886年开始用于工业生产。镁合金压铸技术从1916年成功

2、地将镁合金用于压铸件算起，至今也经历了八十余年的发展。人类在认识和驾驭镁合金及其制品的生产技术方面，经历了漫长的探索历程。从1927年推出高强度MgAl9Zn1开始，镁合金的工业应用获得了实质性的进展。1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，1946年单车使用镁合金量达18kg左右。美国在1948~1962年间用热室压铸机生产的汽车用镁合金压铸件达数百万件。尽管如此，过去镁合金作为结构材料主要用于航空领域，在其它领域，世界上镁的主要用途是生产铝合金，其次用于钢的脱硫和球墨

3、铸铁生产。1压铸镁合金的研究镁合金的密度小于2g/cm3，是目前最轻的金属结构材料，其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、磁屏蔽性远优于铝合金；鉴于镁合金的动力学粘度低，相同流体状态下的充型速度远大于铝合金，加之镁合金熔点、比热容和相变潜热均比铝合金低，故其熔化耗能少，凝固速度快，镁合金实际压铸周期可比铝合金短50%。此外，镁合金与铁的亲和力小，固溶铁的能力低，因而不容易粘连模具表面，其所

4、用模具寿命比铝合金高2~3倍。常用的压铸镁合金大多是美国牌号AZ91，AM60，AM50，AM20，AS41和AE42，分别属于Mg-Al-Zn，Mg-Al-Mn，Mg-Al-Si和Mg-Al-RE四大系列。对于压铸镁合金，目前主要有以下几个方面的研究：（1）高温使用性能：目前AZ及AM两个系列的镁合金压铸件占汽车用镁合金压铸件的90%，这两个系列的镁合金在150℃以上强度均明显下降。现已开发出150℃以上抗蠕变能力的AS系列压铸镁合金，如AS41A合金，其175℃蠕变强度优于AZ91D和AM60B，且有较高伸长

5、率、屈服强度和抗拉强度。某些微量元素如稀土元素Y、Nd、Sr等，对压铸镁合金具有明显的晶粒细化作用，可提高压铸镁合金的强度和抗蠕变能力，加之稀土元素成本高，使生产和应用受到一定限制。　　（2）延展性：目前，镁合金压铸件在需要安全及高断裂韧性的用途上增长非常迅速。在工作情况下要提高吸收能量的能力，就应提高材料的断裂韧性。通过在合金中减少铝，可以做到这点。另外，断裂延伸率与温度关系也是相当密切的，尤其是在约50℃以上时，随温度的增加而增加。　　（3）镁合金的耐蚀性：耐蚀性也曾是镁合金扩大应用的一大障碍。镁的化学活性高

6、，以镁为基的合金和复合材料易发生微电池腐蚀，一般低纯度压铸镁合金的耐蚀性差。调整化学成分、表面处理和控制微观组织等均可改善其耐蚀性。尽管提高镁合金件耐蚀性的方法众多，但若不从材质本身解决问题，耐蚀性始终是镁合金件获得大量应用的一个技术障碍。（4）阻燃镁合金：在镁合金中添加Al、Be合金或含Ca合金，也可有效地防止镁合金液的氧化。目前，一些研究者正在从事具有阻燃性能镁合金的研究，这一研究一旦获得成功，则镁合金就像铝合金一样熔炼和铸造，获得更为广泛的应用前景。（5）镁合金基复合材料：用碳化硅等颗粒增强的镁合金基复合材

7、料已进行了多年的研究开发，目前虽尚未达到在压铸领域商业应用的阶段，但已用砂型铸造、精密铸造等方法制成了叶轮、自行车曲柄、汽车缸套等铸件，并有将这种复合材料与半固态铸造相结合，应用于压铸和挤压铸造领域的发展趋势。2镁合金压铸方式镁合金可用冷室或热室压铸机压铸。目前对热室压铸机的改进主要包括：采用储能器增压，压射柱塞的压射速度可达6m/s；感应加热鹅颈管和喷嘴，使之保持最适宜温度；采用双炉熔化保温，并采用绝热装置和再循环管道，精确保持熔池温度。当用普通冷室压铸机压铸镁合金时，必须对压铸机的压射系统和自动给料系统进行必

8、要的改造，使之适用于镁合金压铸的要求。改造的内容包括：（1）将压射系统的快压射速度由压铸铝合金时的4~5m/s提高到6~10m/s；（2）缩短增压过程的建压时间；（3）提高压射力；（4）采用电磁自动定量给料装置，防止镁合金在浇注过程中氧化；（5）如采用真空压铸等特种压铸工艺时，配置必要的配套设备。　　与其他压铸合金一样，传统的压铸技术使镁合金液以高速的紊流和弥散状态充填压